звезды являются самыми удивительными физическими двигателями во вселенной. Они излучают свет и тепло и создают химические элементы в своих ядрах. Однако, когда наблюдатели смотрят на них в ночном небе, все, что они видят, это тысячи точек света. Некоторые выглядят красноватыми, другие желтыми или белыми или даже голубыми. Эти цвета на самом деле дают информацию о температуре и возрасте звезд, а также о том, где они находятся на протяжении всей жизни. Астрономы «сортируйте» звезды по цвету и температуре, и в результате получается известный график, называемый диаграммой Герцшпрунга-Рассела. Диаграмма H-R - это диаграмма, которую каждый студент-астроном изучает на ранних этапах.
Изучение базовой диаграммы H-R
Как правило, H-R диаграмма представляет собой «график» зависимости температуры от светимость. Думайте о «яркости» как о способе определения яркости объекта. Температура - это то, с чем мы все знакомы, обычно это тепло объекта. Это помогает определить то, что называется звездой спектральный класс,
которые астрономы также выясняют, изучая длина волны света, который исходит от звезды. Таким образом, на стандартной диаграмме H-R спектральные классы помечены от самых горячих до самых холодных звезд буквами O, B, A, F, G, K, M (и L, N и R). Эти классы также представляют определенные цвета. На некоторых диаграммах H-R буквы располагаются поперек верхней строки диаграммы. Горячие сине-белые звезды лежат слева, а более холодные - ближе к правой стороне графика.Базовая диаграмма H-R помечена так, как показано здесь. Почти диагональная линия называется основная последовательность. Около 90 процентов звезд во Вселенной существуют по этой линии одновременно в своей жизни. Они делают это, пока все еще смешивают водород с гелием в своих ядрах. В конце концов у них кончается водород и они начинают сливать гелий. Вот когда они эволюционируют, чтобы стать гигантами и сверхгигантами. На графике такие «продвинутые» звезды оказываются в верхнем правом углу. Звезды, подобные Солнцу, могут пойти по этому пути, а затем, в конечном счете, сжаться, чтобы стать белые карлики, которые появляются в нижней левой части графика.
Ученые и наука за диаграммой H-R
Диаграмма H-R была разработана в 1910 году астрономами Эйнаром Герцспрунгом и Генри Норрисом Расселом. Оба мужчины работали со спектрами звезд - то есть они изучали свет от звезд, используя спектрограф. Эти инструменты разбивают свет на составляющие его длины волн. То, как появляются звездные длины волн, дает подсказки химическим элементам в звезде. Они также могут раскрывать информацию о его температуре, движении в пространстве и напряженности магнитного поля. Размещая звезды на диаграмме H-R в соответствии с их температурой, спектральными классами и светимостью, астрономы могут классифицировать звезды по разным типам.
Сегодня существуют разные версии диаграммы, в зависимости от того, какие конкретные характеристики астрономы хотят наметить. Каждая диаграмма имеет похожее расположение: самые яркие звезды простираются вверх и отклоняются к верхнему левому углу, а некоторые - в нижних углах.
Язык диаграммы H-R
Диаграмма H-R использует термины, которые знакомы всем астрономам, поэтому стоит изучить «язык» диаграммы. Большинство наблюдателей, вероятно, слышали термин «величина» применительно к звездам. Это мера яркость звезды. Тем не менее, звезда может появиться яркий по нескольким причинам:
- Это может быть довольно близко и, таким образом, выглядеть ярче, чем на расстоянии
- Это может быть ярче, потому что жарче.
Для диаграммы H-R астрономов в основном интересует «внутренняя» яркость звезды, то есть ее яркость из-за того, насколько она на самом деле горячая. Вот почему светимость (упомянутая ранее) изображена вдоль оси Y. Чем массивнее звезда, тем ярче она. Вот почему самые горячие, самые яркие звезды изображены среди гигантов и сверхгигантов на диаграмме H-R.
Температура и / или спектральный класс, как было упомянуто выше, определяются путем тщательного изучения света звезды. В пределах его длин волн скрыты подсказки об элементах, которые находятся в звезде. Водород является наиболее распространенным элементом, как показано работа астронома Сесилия Пейн-Гапошкин в начале 1900-х гг. Водород сливается для образования гелия в ядре, поэтому астрономы также видят гелий в спектре звезды. Спектральный класс очень тесно связан с температурой звезды, поэтому самые яркие звезды относятся к классам O и B. Самые крутые звезды в классах K и M. Самые крутые объекты также тусклые и маленькие, и даже включают коричневых карликов.
Следует иметь в виду, что диаграмма H-R может показать нам, каким может быть звездный тип звезды, но она не обязательно предсказывает какие-либо изменения в звезде. Вот почему мы имеем астрофизика - который применяет законы физики к жизни звезд.